JPS58130501A - 湿度検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はム０ｒ２０４−　Ｔｉｅ□（たたしムはＦｅ　
、　Ｎｉ。

Ｇｏ　、　ＭｎおよびＣｕのうちから選ばれた少なくと
も１種）系磁器からなる湿度検出素子に関するものであ
る。

一般に感湿抵抗体は湿度に敏感に感応し、湿度によって
その抵抗値が変化する抵抗体であり、湿度測定用の素子
や湿度調節用のセ／すとして使用されている。周知のよ
うに、Ｆｅ，０３やム１２０３。

０ｒ２０，　ｖ　Ｎｉ２Ｏ３などの金属酸化物は吸水性
に優れており、そのため、このような性質を利用して感
湿抵抗体素子が作製されている。

ところが、上記金属酸化物全使用した感湿抵抗体素子は
、全般的に抵抗が高く、水分の吸脱現象によって抵抗変
化があっても、これを電気的に精度よく検出することが
困難なものである。したがって、この種の素子は、たと
えば結露点の検出といった旨湿度頒域での応用に限られ
ている。

素子を測定の容易な抵抗値の素子とするために、これま
で上記金属酸化物に、４電性の物質、たとえばカーボン
を添加混合することが拭られている。

し／Ｊ）シながら、この方法では、抵抗の絶対値は低く
なるものの、湿度変化に対する抵抗変化量がいちじるし
く減少してしまい、実際にこれを使用することはむずか
しい。

さらに唸た、ｐ８湿低抵抗素子の応用分野として、最近
、食品の加工、調理の分野が注目されている。

この分野においては雰囲気の温度上昇があり、それに伴
って４（１対湿度の低下が往々にして見受けられ、低湿
開領域での使用の可能なものが必要とされている。かか
る用途には、従来の金属酸化物感湿抵抗体素子を使用す
ることができなかった。

本発明は、がかる問題点を解決することができたもので
、これまでの材料とは異なる新しい金属愼化物系磁器組
成物を提供しようとするものである。すなわち、本発明
にかかる臓器組成物は、ムＯｒ、０４成分（ただしム（
４Ｆｅ　、　Ｎ＝　、　ｃｏ　、　Ｍｎ　。

Ｃｕのうちから選ばれた少なくとも１種）１〜９９モル
係と、　Ｔｉｅ、成分９９〜１モルチとを含むことを特
徴とする。上記組成比率の成分、またはそれを主体とす
る成分の磁器に電極全付与すると、湿度に応じて電極間
の抵抗が決まる。その組成を選ぶことにより、低湿度領
域においても高い感度を示す素子を得ることができる。

さらに詳細に述べるならば、本発明にかかる湿度検出素
子は、一種の半導体であり、その組＠を選定することに
よってかなり低い抵抗の感温感湿特性を示す湿度検出素
子を作ることができる。しかも、ムｃｒ、ｏ４ｇ分（た
だしムはＦａ　、　Ｎｉ　、　Ｃｏ　。

Ｍｎ、およびＣｕのうちから選ばれた少なくとも１種）
はスピネル型結晶構造の化合物であり、このスピネル系
とＴｉｅ、系の二相形の磁器であることも原因して、そ
の抵抗温度係数が小さく、特に温度補償をする必要性も
ない。このため、比較的インピーダンスの低い回路を用
いて、容易に相対湿度０〜１００％の全湿度領域におい
て検出でき、さらにまたその応答性も早いものである。

そして、本発明にかかる磁器組成物は１通常の磁器製造
技術で簡単に製造することができるものであり、現用の
製造設備を用いて容易に量産することができる。さらに
、これはいわゆる金属酸化物高温焼結体であり、長期間
大気中に放置しておいても、その表面状態が変化しない
。従来使用されていた金属酸化物は、その表面状態がき
わめて変化しやすいものであり、これに比較して本発明
にかかる磁器組成物に特性的に安定している。したがっ
て、長寿命であり、高温蜜下においても湿度の測定をす
ることができる。

ムＯｒ、Ｏ，（ただしムはＦｅ　、　Ｎｉ　、　Ｇｏ　
、　ＭｎおよびＣｕのうちから選ばれた少なくとも１種
）成分と、Ｔｉｅ、成分との組成比において前者が１モ
ルチより少なく、後者が９９モルチより多いと、湿度変
化に対する抵抗変化がほとんどなくなる。さらに前者が
９９モルチより多くなり、後者が１モルチより少なくな
ると％Ｔｉｅ、成分の添加効果が顕著でなくなり、低湿
度領域での高い感度を得ることができなくなる。

以下本発明にががる磁器組成物の具体例について、Ｎｉ
Ｃｒ、Ｏ，−Ｔｉｅ、系を代表させて説明する。

まず９９．９５１以上のＮｉＯ、Ｏｒ、Ｏ，ｗおよびＴ
ｉｅ、を準備し、これを下表の組成比になるように配合
して、メノウボール入りポットミルで湿式混合した。

（垣１奪白） （単位モルｑｂ） 混合物を乾燥させてから、３チポリビニルアルコール水
溶液を、混合粉末１００ｇに対して１ｏｃｃの割合で加
え、乳鉢で混合して造粒した。そして７６０Ｋｇ／ａｎ
１の圧力で１０ｍｍＸ　５−５ｍｍＸ　Ｏ，２５ｍｎ＋
の角板状に成型した。この成型体全空気中において１３
００℃の温度で２時間保持して焼成した。

このようにして得られた磁器にＲｕＯ，ｉ含むペースト
金スクリーンメツシュ法で櫛型状に印刷して、さらに８
００℃の温度で焼成し、１対の電極全形成した。第１図
にその構成を示す。第１図（ＩＬ）は側面図、＠１図（
ｂ）は斜視図である。８ｇ１図において試料面１，２に
櫛形状電極３と側面に導通電極（Ｒｕｂ、系）ｔｌ−設
けた。編曲電極は、−面に焼付けた櫛形状電極と、他ｌ
ＩＤに焼付けた櫛形状電ＦＩｊ全並列になるように導通
するための電極である。４は１［極浦子取出用リード線
である。

次に、このようにして得た試料１〜６の相対湿度−抵抗
特性を測定雰囲気の相対ｌ並度を変化させて各試料の電
極間の抵抗を測定することによって調べた。その結果を
第２図に示す。図に付した符号は、試料番号に対応させ
ている。

図から明らかなように、　Ｎｉ０ｒ２０４に対するＴｉ
ｅ。

の箪が多くなるに従って、全佼的に抵抗が低下し、かつ
低湿度領域の感度が高くなる。そしてＴｉｅ２のにが増
すと、相対湿度−抵抗狩性が部層的になる。

それをすぎると湿度変化に対して感度はほとんど１４ら
れなくなる。すなわち、試料２のようにＮｉＣｒ２Ｏ成
分が９９チでＴｉｅ２成分が１モルチのとき、その低湿
度領域での感度が高い。ところが。

Ｔｉｅ、成分が１モルチより少ないと、はぼ試料１と同
じ特性になることが認められた。Ｔｉｅ、成分が１モル
チ以上になると磁器が二相形となっていることが明らか
に認められた。Ｔｉｅ２成分が９９モルチより多くなる
と、試料６から明らかなようにＮｉＣｒ、０４による効
果が得られず、実用的でない。

以上、ＮｉＣｒ２Ｏ，−Ｔｉｏ、系について説明したが
、他の系についてもほとんど同じ相対湿度−抵抗特性が
認められた。

以上のように本発明にかかる湿度検出素子は、ムＣｒ、
Ｏ，成分（ただしムはＦｅ、ｌ（ｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、およ
びＣｕのうちから選ばれた少なくとも１種）１〜９９モ
ルチとＴｉｅ、成分９９〜１モルチとからなる磁器の感
湿特性を利用するものである。この素子は、０〜１０Ｃ
１の相対湿度領域において高い感度を示し、その組成比
を選ぶことにより希望する特性のものが得られる。この
磁器は１３００℃という高温度にも耐えることができる
ので、この素子は高温度下で使用することができ、高温
高湿度下での使用によっても特性劣化のきわめて少ない
ものである。このため食品の加工、調理の分野などでの
湿度センサとしであるいは空気調整システムなどに有用
なものである。

なお本発明において他の成分をさらに導入して特性など
の改善をはかることも可能である。たとえば、　ｓｚｏ
、　ｓ　Ａ１２０３　ｗ　Ｖ、Ｏｌｌ　Ｂ１２　ｏＢ　
ｙ　（！：　＊　鉱化剤として添加して焼結性全改善す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ本発明の一実施例の
湿度針量素子の側面図、斜視図、第２図はその相対Ｉｙ
度−抵抗特性曲線図である。 １．２・・・・・・試料面、３・・・・・・櫛形状電極
、４・・・・・・リード＃。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ム０ｒ２０４成分（ただしム（４Ｆｅ　、　Ｎｉ　、　
   Ｇｏ　、　ＭｎおよびＣｕのうちから選ばれた少なくと
   も１種）１〜９９モルチと、Ｔｉｅ２成分９成分９壬〜
   １